pruebas fisicas del agua
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PRUEBAS FISICAS DEL AGUA
I. OBJETIVOS:
Poder apreciar el color. Poder percibir los olores que emiten las diferentes aguas que tendremos de
muestra.
II. FUNDAMENTO TEÓRICO:
Para poder detectar rápidamente una muestra de agua es mediante el uso de los sentidos, que nos permitirá percibir de donde proviene la muestra del agua.
II.1 Color
Es un constituyente natural de muchas aguas, que por lo general es el resultado de la presencia de iones naturales .ligninas ácidos húmicos y otros productos de la vegetación.
II.2 Olor
Es la característica de muchas aguas y puede ser resultado de varios factores que contribuyen entre estos esta la contaminación por desechos como la presencia de materia viva entre ellos las bacterias y los hongos, algas y vida animal, la descomposición de varias formas de vida y la presencia de varias firmas de vida y la presencia de material coloidal o terreo.
Las pruebas de olor pueden emplearse para comprobar la calidad de aguas crudas tratadas para determinar la efectividad de los procedimientos de desodorización y como método para detectar fuentes de contaminación.
FORMAS DE INDICAR EL OLOR QUE PRESENTAN LAS DIFERENTES AGUAS
RANGO CARACTERISTICAS0 Sin olor1 Muy débil2 Débil3 Diverso4 Dudoso5 Muy fuerte6 Aromático7 Sin cloro8 Desagradable9 Otrost Tierrap Pescadoh Hierbaa Añejoc Combustibled Dulce A Azufrosov Vegetalo otros
II.3 Clases de Agua
En la naturaleza el agua se puede encontrar en distintos lugares y en distintos estados, así por ejemplo la nieve, el hielo y el granizo, la bruma, las nubes, los arroyos y ríos, el mar, son nada mas que agua en sus tres estados: Líquido, sólido y gaseoso.
Agua de Rio: proviene de la mina que estan en el relave, también reciben ácidos inorgánicos, así como metales pesados, como cadmio, bismuto, plomo, cobre, etc.
Agua de Mar: el agua de mar contiene diferentes elementos (Fe, Ca, Mg, Pb, I, Cl) también compuestos como el NaCl, CIK, por tal razón estas aguas contienen una densidad elevada.
Agua de Pozo: es un agua k no contiene sólidos en suspensión, es totalmente clara, cristalina, no contiene CO2, aunque a veces contiene un pequeño porcentaje.
Agua Subterránea: Es la que corre con pequeña velocidad por debajo de la superficie terrestre. El agua subterránea que por su camino natural sale a la superficie, se llama manantial.
Agua Superficial: Esta comprende aguas de río, lagos y mares. Las aguas de ríos límpidos pueden servir, convenientemente tratadas, para el abastecimiento de ciudades y de muchas industrias que en ellas se hallan radicadas.
Agua Meteórica: Corresponde esta denominación al agua de lluvia, nieve, granizo, etc. El agua de lluvia se recoge en cisternas, siendo un agua blanda. En algunas regiones donde el agua blanda escasea, se acostumbra utilizarla para lavar.
Se entiende por agua blanda al agua que posee muy poca cantidad de sales de Ca y Mg. Estas sales cuando se encuentran en altas concentraciones, se combinan con los ácidos grasos del jabón formando jabones de Ca o de Mg, los que son insolubles en agua e impiden la formación de espuma y por supuesto, el lavado.
La mayoría de las industrias de la alimentación utilizan agua como materia prima. Si no la utilizan en la composición de sus productos, por lo menos la utilizan en el lavado de los recipientes o como alimentación de las calderas, para lo cual debe reunir determinadas condiciones.
III. PARTE EXPERIMENTAL
3.1 Materiales
Muestras de aguas de río, pozo, mar, caño, etc. Vaso precipitado. Mechero
3.2 Procedimiento
Colocamos 30 ml. De cada muestra de agua. Podemos a realizar observaciones de cada tipo de agua, para apreciar los
diferentes olores y colores que tienen estas. Luego realizaremos las pruebas en frio y caliente para percibir los deferentes
olores que presenta el agua.
MUESTRA FRIO CALIENTEAgua de pozo 2,t,2 4,t,h
Agua destilada 0,7 0,oAgua de caño 5,o 5,8,o
IV. CONCLUSIONES
Observamos que los olores se hacen mas intensos cuando las muestras están en caliente.
Observamos que los colores se mantienen casi constantes cuando están en caliente.
Los resultados que obtenemos al calentar las muestras son más específicos.
V. BIBLIOGRAFIA
Metcalf y Eddy. Ingeniería de aguas residuales. Editorial McGraw-Hill (1995).
Monografías.com
DETERMINACIÓN DE LA DUREZA DEL AGUA POR EL MÉTODO DEL JABÓN
I. OBJETIVOS
Determinar la dureza del agua en partes por millón de dureza total como carbonato de calcio (CaCO3), utilizando el método del jabón.
Realizar un cuadro comparativo entre los diversos tipos de agua analizados. Preparar la solución Estándar de jabón. Determinar el factor espuma (FE)
II. FUNDAMENTO TEÓRICO
Dureza del agua
La dureza del agua se reconoció originalmente por la capacidad que tiene el agua para precipitar el jabón, esto es, las aguas requieren de grandes cantidades de jabón para producir espuma. Otra característica de suma importancia en la industria, reconocida posteriormente, es la producción de incrustaciones en los tubos de agua caliente, calentadores, boilers y algunas otras unidades en las que la temperatura del agua es alta.
La capacidad de consumo de jabón es de importancia desde el punto de vista económico y por la dificultad de obtener condiciones apropiadas para una limpieza óptima. Sin embargo, con los detergentes sintéticos este problema ha disminuido, por lo que, la demanda del público de aguas suavizadas en las plantas de tratamiento municipal también ha disminuido y la tendencia es hacia instalaciones de ablandamiento privadas e industriales excepto en aquellos lugares en los que la dureza es sumamente alta.
El problema de las incrustaciones no ha disminuido y es de consideración muy importante, principalmente en la industria, porque las incrustaciones pueden obstruir las tuberías a tal grado que se produzcan explosiones o que se inutilicen las unidades de los procesos industriales, resultando más económico darle a las aguas un tratamiento de ablandamiento, que sustituir tuberías, equipo, etc.
La dureza en el agua es causada principalmente por la presencia de iones de calcio y magnesio. Algunos otros cationes divalentes también contribuyen a la dureza como son, estroncio, hierro y manganeso, pero en menor grado ya que generalmente están contenidos en pequeñas cantidades.
La dureza la adquiere el agua a su paso a través de las formaciones de roca que contienen los elementos que la producen. El poder solvente lo adquiere el agua, debido a
las condiciones ácidas que se desarrollan a su paso por la capa de suelo, donde la acción de las bacterias genera CO2, el cual existe en equilibrio con el ácido carbónico. En estas condiciones de pH bajo el agua ataca las rocas, particularmente a la calcita (CaCO3), entrando los compuestos en solución.
La mayoría de los suministros de agua potable tienen un promedio de 250 mg/l Niveles superiores a 500 mg/l son indeseables para uso domestico.
La dureza es caracterizada comúnmente por el contenido de calcio y magnesio y expresada como carbonato de calcio equivalente.
AGUA PARA USO DOMÉSTICO
El agua “potable” debe ser o estar:
libre de material en suspensión
incolora
inodora
libre de microorganismos patógenos
de sabor aceptable es decir dulce, no salada o amarga.
Blanda
AGUA PARA USO INDUSTRIAL
En algunas industrias las aguas naturales, aún el agua de mar, se usan sin tratamiento alguno.
En otros casos, el agua debe cumplir especificaciones aún mucho más estrictas que las que corresponden al agua para alimentación. Las aguas empleadas en calderas no deben formar depósitos o incrustaciones (sarro) es decir no deben ser aguas duras.
AGUA DURA
Se dice que un agua es dura cuando su contenido en iones disueltos Ca 2+ y Mg2+ excede lo tolerado para el uso al que se destina dicha agua. Se comprende pues que no hay un único valor del máximo de Ca2+ y Mg2+ tolerable para todos los diferentes usos a que se destina el agua.
La dureza de un agua se manifiesta por:
a) “cortado” del jabón
El jabón es una sal de sodio de un ácido graso superior (generalmente de 16 a 18
átomos de carbono por molécula). Estos jabones son solubles, al menos
dispersables coloidalmente, en agua y se caracterizan por la formación de espuma.
En cambio, las sales (“jabones”) de los cationes Ca2+ y Mg2+ son insolubles en
agua. Se dice que el agua dura corta el jabón, ya que solo mediante un gran
agregado de éste (Superando la cantidad estquiometricamente necesaria para
precipitar todo el Ca2+ y Mg2+) se logra espuma y la detergencia de una lejía de
jabón.
b) Formación de depósitos (sarro)
Los hidrogenocarbonatos (“bicarbonatos “) de calcio y de magnesio solubles en
agua se descompones por calentamiento, se elimina el dióxido de carbono y
precipitan los correspondientes carbonatos que son insolubles y se incrustan en las
superficies calefactoras.
La dureza del agua se clasifica en:
A. dureza temporaria
es la que desaparece por calentamiento, es debida a los bicarbonatos de Ca y Mg
B. dureza permanente
no es eliminada por el calentamiento, es debida a otras sales solubles de Ca y Mg
(cloruros , sulfatos etc.)
Las incrustaciones debidas a la dureza permanente son originadas principalmente
por el sulfato de calcio, ya que las otras sales: CaCl2, Mg Cl2 y MgSO4 son muy
solubles en agua. El sulfato de calcio, es medianamente soluble, 2g/l a 20 ºC, pero
1,6 g/l a 100ºC.
Por eso, cuando el agua de una caldera se calienta y parte se convierte en vapor,
se deposita CaSO4 en forma compacta, de modo que redisolución con agua es
prácticamente imposible.
Expresión de la dureza de una agua
Se suele expresar la dureza de un agua en términos de concentración de carbonato
de
calcio; por ejemplo 1mol de MgSO4 =120g es equivalente a 1 mol de CaCO3 = 100g
pues, de ser soluble el carbonato de Ca, 100 g de CaCO3 cortarían la misma
cantidad de jabón (2 moles) que 120 g de MgSO4.
La razón de la elección del carbonato de calcio como sustancia de referencia es
que su peso molecular es exactamente 100, lo que facilita los cálculos.
1 gramo Francés de dureza, es una dureza equivalente a la de 1g de CaCO3 en 100
L de agua.
Determinación de la dureza de un agua
La dureza de un agua se puede determinar:
a) por el método del jabón
Consiste en titular el agua con una solución de jabón de concentración
conocida, el indicador es la propia espuma del jabón, que sólo se forma cuando
toda la dureza se ha consumido (o sea después que el jabón de sodio se ha
combinado con los iones Ca y Mg formando jabones insolubles) con un
volumen de solución de jabón que se lee en una bureta.
III. MATERIALES , REACTIVOS, MUESTRAS
Materiales:
1 fiola de 1L 1 matraz de 250ml 1 probeta de 25 ml 2 pipetas 1 embudo 1 soporte universal con pinzas 1 piceta 1 bureta (capacidad 50ml)
Soluciones preparados:
Solución Stock de jabónSolución estándar de jabón
Reactivos para la preparación de soluciones Stock de Jabón y Estándar de Jabón:
80 gramos de jabón en polvo 1 litro de alcohol al 80% 0.5g CaCO3 (sólido) 5 ml de HCl Solución de NH4OH Agua destilada
Muestras de Aguas:
Agua de mar Agua de río Agua potable Agua desionizada
IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
PREPARACIÓN DE LA SOLUCIÓN ESTÁNDAR DE JABÓN
Para preparar una solución stock de jabón , se mezcla 80 g a 100 g de jabón castilla en polvo o en escamas (raspadura de jabón del mismo), con un Litro de solución de Alcohol al 80%, dejar reposar y decantar esta solución así preparada , será de 7 a 10 veces más fuerte que una solución estándar de jabón
Para la preparación de la solución stock de jabón tomaremos 80g de de jabón en polvo + 1 litro de alcohol (80%).
Preparar una solución estándar de Calcio o solución carbonatada, disolviendo exactamente 0.5 g de CaCO3 en 5 ml de HCl (1:3) , 1 ml de HCL + 3 ml de H2O, adicionar 40 ml de H2O destilada, luego adicionar NH4OH hasta que se observe una solución ligeramente alcalina (papel de tornasol rojo), finalmente completar a 500 ml con agua destilada.
Determinar el factor Espuma (FE), adicionando la solución stock de jabón gota a gota desde una bureta a una porción de 50 ml de agua destilada contenida en un erlenmeyer, agitando cada vez que se adicione. Cuando sea medido la cantidad suficiente de la solución de jabón para producir una espuma que debe permanecer en la superficie por un tiempo no menor de 5 minutos.
Pipetear 25 ml de solución Estándar de calcio dentro de un erlenmeyer. Luego adicionar 25 ml de agua destilada y titular con solución Stock de jabón hasta obtener una espuma permanente y al consumo de volumen gastado se le asigna con la letra “K”.
Para preparar una solución estándar de jabón tal que 1 ml equivalga a 1 mg de CaCO 3, el consumo de solución Stock de jabón necesario para hacer un litro de solución Estándar de jabón es obtenido aplicando la siguiente ecuación:
(K − FE ) x 40 = ml de S olución Stock necesario
Donde:
K = 3.8 ml de volumen gastado de solución Stock de jabón titulando 50ml de solución carbonatada (25 ml de Solución estándar de calcio + 25 ml de agua destilada).
FE = 0.3 ml de volumen gastado de solución Stock de jabón titulando agua destilada (50ml).
Por tanto:
El volumen necesario de solución Stock de jabón para la preparación de la Solución Estándar de Jabón es:
(3 .8 − 0 .3 ) x 40 = 140ml de S olución Stock necesario
Los 140ml de solución Stock de Jabón colocamos en una fiola de 1000 ml, y enrasamos para su dilución con solución de Alcohol al 80%, ésta es la SOLUCIÓN ESTÁNDAR DE JABÓN.
OBTENCIÓN DEL FACTOR ESPUMA, (FE), DE LA SOLUCIÓN ESTÁNDAR DE JABÓN
Para la determinación del factor espuma (FE), para la solución Estándar de jabón colocamos en una bureta la solución estándar de jabón hasta su enrase. Luego en un matras enlermeyer colocamos 50 ml de agua destilada, y procedemos a titular gota a gota agitando fuertemente hasta la formación de una ligera capa de espuma, el cual debe permanecer constante por un tiempo no menor de 5 minutos.
Observación: El volumen gastado de solución estándar de Jabón es nuestro factor espuma, FE = 0.6, lo anotamos en la tabla de valores.
EVALUANDO LA DUREZA DEL AGUA PARA LAS DIFERENTES MUESTRAS: (Agua de mar, de pozo, de acequia, potable y desionizada)
Paso 1:
Colocamos en un matraz enlermeyer 50 ml de muestra, (45 ml de agua destilada + 5 ml de muestra).
Observación: la muestra es diluida pero mas adelante realizaremos los cálculos de equivalencia para 50 ml de muestra pura.
La evaluación para las demás muestras se realizará de la misma manera que este paso 1.
Paso 2:
En una bureta colocamos solución Estándar de jabón previamente preparada hasta su enrase. Adicionar la solución Estándar de jabón al matraz enlermeyer gota a gota y agitar fuertemente después de cada adición, hasta observar la formación de una capa delgada de espuma.
Observación: Después de que se haya producido una espuma permanente y para cerciorarnos que el volumen gastado de la Solución Estándar de jabón es el adecuado lo dejamos reposar por un tiempo no menor de 5 minutos, en el cual la espuma formada no deberá desaparecer sino que se mantendrá constante. Si se mantiene constante la capa
de espuma, procedemos a notar el volumen gastado de solución estándar de Jabón y lo anotamos en la Tabla de Valores. Si la espuma desapareciera continuamos agregando cantidades pequeñas de solución Estándar de Jabón. Los mililitros de jabón utilizado para obtener este punto final falso, puede ser usado para el cálculo aproximado de magnesio por sustitución de la forma obtenida.
V. CALCULOS Y RESULTADOS
De la ecuación para el cálculo de las partes por millón (ppm) de dureza total de CaCO3:
[ (ml de solución estándar de jabón ) − (ml de FE )(ml de muestra ) ] x 100 = . . .. ppm de dureza total de CaCO3
PARA EL AGUA DE MAR:
[ (6 .2 ml ) − (0.6 ml )5ml ] x 100 = 112 ppm de dureza total de CaCO3
PARA EL AGUA DE RIO:
[ (4 .7 ml ) − (0.6 ml )50ml ] x 100 = 8 .2 ppm de dureza total de CaCO3
PARA EL AGUA POTABLE:
[ (5 .1 ml ) − (0 .7 ml )50ml ] x 100 = 8. 8 ppm de dureza total de CaCO3
PARA EL AGUA DESIONIZADA:
[ (0 .5 ml ) − (0.7 ml )50ml ] x 100 = 0 .4 ppm de dureza total de CaCO3≈0 ppm
Según datos teóricos investigados las partes por millón aceptables en el agua potable es de:
Dureza como CaCO3 Interpretación 0-75 agua suave 75-150 agua poco dura 150-300 agua dura > 300 agua muy dura ______________________________________
VI. CONCLUSIONES
La dureza del agua de mar por el método del jabón dio un valor de 112 ppm, lo cual nos indica q es agua poco dura, es decir es un agua que tiene exceso de sales y que no permite la formación de espuma. El agua de mar no hace espuma cuando le agregas jabón o detergentes.
Los jabones tienden a absorber el calcio presente en aguas provocando dureza en estas. La dureza es una característica química del agua que está determinada por el contenido de carbonatos, bicarbonatos, cloruros, sulfatos y ocasionalmente nitratos de calcio y magnesio.
El agua desionizada es aquella a la cual se le han quitado los cationes, como los sodio, calcio, hierro, cobre y otros, y aniones como el carbonato, fluoruro, cloruro, etc. mediante un proceso de intercambio iónico. Experimentalmente se comprobó q tiene baja dureza, casi 0 ppm.
VII. RECOMENDACIONES
Hacer una debida limpieza de los materiales que se van a utilizar antes de realizar la practica.
Realizar una buena lectura de los volúmenes gastados para no cometer errores.
Realizar los cálculos con los datos de la experiencia, los cuales deben ser los más precisos posibles para tener resultados que se acerquen al los valores teóricos.
VIII. BIBLIOGRAFÍA
http://es.wikipedia.org/wiki/Dureza_del_agua